应用灰色关联分析方法综合评价温州山药种质资源

李小侠，吴志刚，魏余煌，陶正明

(1.浙江省亚热带作物研究所，浙江 温州 325005;2.温州医学院，浙江 温州 325035;3.广州中医药大学，广东 广州 510006;4.瑞安市农林局，浙江 瑞安 325200)

山药 (yam)为薯蓣属 (Dioscorea)植物，是世界上重要的食物来源，特别是在西非、东南亚、加勒比地区食用山药非常普遍［1］。世界上也超过600种山药类植物，在我国大陆地区有93种，台湾有14种［2］。山药在我国即被作为传统中药材，又作为食用佳品得到广泛的应用。目前，国内生产利用的山药主要来源于薯蓣 (Dioscorea opposite)、参薯 (D．alata)、褐苞薯蓣 (D．persimilis)、山薯 (D．fordii)等4种薯蓣属基原植物［3］;台湾地区则主要生产参薯 (D．alata)、长薯 (D．batatas)、日本山药 (D．japonic a)、紫田薯 (D．alata L．purpurea)、恒春山药 (D．doryophor a)等5种来源不同的山药［2］。

山药栽培变异大，选育优良品种是提高产量与品质的重要措施。台湾地区在这方面做了卓有成效的研究工作，也选育出白肉、红肉12个山药新品种［4］。近年来，国内也有桂淮2号、桂淮5号、农大长山药1号、农大短山药1号、农大双胞山药1号等新品种被选育出，提高了山药的生产力水平。温州地区具有多年的山药栽培历史，逐步形成具有区域特色的栽培物种，俗称温州山药［5］。目前，经过人们高强度的人工定向选择，产区山药栽培类型丰富，但由于缺乏科学研究与合理的引导发展，山药种植业的发展面临障碍，而温州山药新品种选育研究未见报道。为此，本研究组在全面调查的基础上，确定了产区山药栽培物种，以初步筛选了10个山药类型 (家系)［6］为材料，通过田间随机区组试验，观察和测量材料各性状表现，并利用灰色关联分析方法对产区山药资源进行综合评价，为选育具有区域特色山药新品种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为本研究组在2007年6月至2008年3月在产区调查得到10个山药栽培类型 (家系)，各评价材料具体情况和相关特性详见表1，材料来源均经江苏省中科院植物研究所鉴定。

表1 供试材料及其特性

1.2 方法

1.2.1 处理设计

试验地选择瑞安市鹿木乡山药种植基地，年均温度19.1℃，极端最高温度38.8℃，极端最低温度1.5℃，年日照时数1 552.8 h，年平均降雨量1 780～1 900 mm。试验地土壤条件:粘壤土，pH值5.7，有机质30.0 g·kg-1(重铬酸钾容量法)，有效磷67.0 g·kg-1(碳酸氢钠-钼锑抗比色法)，速效钾45.6 g·kg-1(火焰光度法)。

2008年4月上旬利用10个家系的块茎育苗，下旬大田种植。田间随机区组排列，每个家系设立3个小区重复试验，wsy09按垄距1.5 m、行距40～50 cm双行定植，其他家系按1.2 m、行距40～50 cm单行定植，小区面积12 m2与15 m2(wsy09)。底肥肥料为农家油菜饼肥占30%、中海石油公司产尿素 (总氮≥46.5%)占30%、俄罗斯ACRON公司产复合肥 (总养分≥48%，氮、磷、钾养分含量各16%)占40%组成的混合型肥料，定植前每个小区均匀施足1.6 kg底肥，此后不进行追肥。其他管理措施同大田生产，生长期间观察各家系性状表现。

1.2.2 抗病性调查

本试验对山药易发性的炭疽病，根茎腐病进行调查，田间观察并记录植株发病情况。发病率/%=(X/N) ×100，抗病能力=100-发病率，X为发病株数，N为小区植株总数，根茎腐病为小区随机调查的15株的发病情况。

1.2.3 产量测定和样品收集

当年11月下旬统一采收，除净泥土，测定小区产量并折算667 m2产量。每个家系随机收集具有代表性的块茎样品，收集标准按照表1中的家系相关特性进行，每个家系收集4.0 kg的块茎样品用于营养成分测定和口感性评价。

1.2.4 商品性和口感评价

山药选育优良品种，除考虑品种丰产性好以外，商品性好和口感佳也是必要考虑的因素。本试验按照产区山药食用偏好和市场流动潜力，把商品性分为好、一般2个等级，块茎呈规则状的圆柱形或圆形为好等级，呈不规则状则为一般等级，相应积分值为5与2。块茎肉质颜色分为紫红色、紫白色、白色3类，相应积分值为2，2，1。口感评价采用块茎蒸熟品尝法，口感黏度好和粉性足为好等级，黏度一般、甜度好的为较好等级，缺乏黏度或有纤维感的为一般等级，分别积分为5，3，2。

1.2.5 营养成分测定

各家系块茎样品经去皮、切片后，在50℃下烘干，并研磨成分粉末，装封口塑料袋中备用。淀粉、粗蛋白、Vc、VB1、总多糖、铁、锌、镁、硒等含量分别按照国家食品中的规定标准方法进行测定，总氨基酸则按照参照水果、蔬菜汁 游离氨基酸含量的测定 (GB/T 12292—90)。

1.2.6 评价方法

评价方法参照参考文献 ［7］。

构建虚拟参考品种。根据产区山药种植习惯，确定16个主要性状的理想值，组成山药参考品种。

分析方法。灰色关联是对一个发展变化的系统发展动态的量比比较，根据各因素曲线间的几何形状的相似度进行判别关联度，关联度愈大说明因素间的变化态势越接近，相互关系愈密切。

具体步骤如下:参考品种的各性状值构成参考数列X0(k)={X0(1)，X0(2)，X0(3)，…，X0(m)}，品比品种构成数列 Xi(k)={Xi(1)，Xi(2)，Xi(3)，…，Xi(m)}，其中 k=1，2，3，…，m，m是品种的性状数，i=1，2，3，…，n，n是品比品种的个数。则X0与Xi在第k点的关联系数为:

2 结果与分析

2.1 观察与测定结果

10个温州山药家系的16个性状的观察与测定结果见表2。

从表2可以看出:wsy05，wsy04具有较高的产量，但商品性和口感性却表现的较差;wsy02，wsy06产量不高，而商品性和口感性均最佳;wsy10抗病性最好，但产量和口感性一般;10个营养评价指标在10个家系中表现的规律均不是一致性。因此，单从某一个或几个指标来评价的温州山药的品种性能缺乏科学性。根据产区温州山药选育的参考要求，构建了一个理想的温州山药参考品种，对10家系的品种性能进行综合评价。

表2 温州山药的主要农艺性状与营养成分

2.2 温州山药种质资源综合评价

对表2中的结果按照X0(k)/Xi(k)无量纲化处理，随后计算二级最小差与二级最大差，以公式计算各性状的关联系数，以公式计算10个家系与参考品种的加权关联度。表3结果可知:与参考品种关联度依次表现为wsy02＞wsy06＞wsy10＞wsy09＞wsy01＞wsy07＞wsy08＞wsy05＞wsy04＞wsy03;wsy02与参考品种最为接近，关联度为0.775 2，wsy06其次，关联度为0.738 6，wsy03关联度最小，为0.588 9。因此，按照灰色关联分析的原则，可知wsy02与wsy06更加接近参考品种，其综合品种性能相比其他家系更加优越，是产区适宜发展的品种。表3还可以看出，wsy02，wsy06品种性能高主要是由于其商品性、口感性、产量等性状指标与参考品种关联系数高引起，而wsy03表现较差则主要是由于总氨基酸含量表现较差且其他性状指标表现一般造成的。

表3 温州山药主要农艺性状与营养成分的关联系数及关联度

3 小结与讨论

3.1 温州山药优良品种选育

温州山药世代延续种植，多年的种植历史且经过产区人们有意识的定向选择，产区出现多个温州山药栽培家系，而对这些家系普遍缺乏综合性的品种性能比较。本研究通过收集产区山药资源，综合评价各资源的品种性能，为产区优良品种的选育具有实际的指导意义。试验应用灰色关联分析表明wsy02、wsy06与参考品种关联度分别达到了0.775 2，0.738 6，2个栽培家系商品性好、口感佳是产区适宜发展的主要品种。因此，今后应加强wsy02、wsy06小区性状稳定性试验，并开展大田品比，以进行优良品种的推广应用。

3.2 灰色关联分析法在品种性能评价方面的应用

自邓聚龙提出灰色关联系统理论以来，其在农作物新品种的综合评价方面得到广泛应用［8-9］。灰色关联分析在品种性能评价方面的优势在于集中、全面、真实地反映参试品种与对照品种 (参考品种)的关联程度，提高了品种综合评价的准确性和有效性［7］。本试验首次利用该方法评价温州山药资源，结合产区人们对山药的种植习惯、食用性、商品性等方面特点，客观地评价了产区山药的品种性能。如肉质呈紫红色的家系、口感黏度好、块茎形状规则受到产区人们欢迎，在设立性状权重比例时也有相应的提高。当然不同的选育目标，可能会得出的不同的家系。因此，利用灰色关联分析方法评价作物品种性能时，应充分结合该品种的选育经验和目的，才能得到适宜本区发展的优良品种。

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